二战前藻类在长期暴露于大气中碘同位素环境下的129I/127I比值变化

《Marine Pollution Bulletin》：Variations in the 129I/127I ratios of pre-world war II algae under long-term exposure to atmospheric iodine isotopes

本研究通过分析二战前长期保存的藻类样本中碘-129/127同位素比率，探讨其在核试验及再处理工厂运营期间是否保持原始海洋比率。实验发现长期储存的藻类样本因空气中碘-129沉积导致同位素比率升高，无法有效重建核试验后海水碘-129浓度。

　　

太田智子（Tomoko Ohta）|真原康則（Yasunori Mahara）|松崎宏之（Hiroyuki Matsuzaki）|阿部刚（Tsuyoshi Abe）|松田宏春（Hiroharu Matsueda）

长冈工业大学核技术系，日本新潟县长冈市上富冈1603-1，邮编940-2188

摘要

二战前采集的藻类中¹²⁹I与¹²⁷I的比值有助于重建海水中的¹²⁹I浓度历史数据。我们验证了全球核试验时期及核废料处理厂运行期间海洋中的原始¹²⁹I/¹²⁷I比值是否能够长期保存在二战前采集并储存在博物馆中的藻类样本中。我们测量了位于日本海沿岸某建筑物储藏室内的¹²⁹I污染通量，以及战前采集的老藻类中¹²⁹I污染的来源。其他储存藻类样本中的主要¹²⁹I污染来源是大气中的¹²⁹I以及20世纪60年代采集的新鲜藻类释放出的挥发性¹²⁹I。这些样本被共同储存在博物馆的储藏室中。然而，二战前采集的老藻类的¹²⁹I/¹²⁷I比值降低到了低于原始水平的程度。最终，我们无法仅依靠战前采集的藻类样本中的¹²⁹I/¹²⁷I比值来有效重建核试验时期的海洋环境¹²⁹I浓度。

部分内容摘录

缩写说明

FDNPP
福岛第一核电站
TMAH
四甲基氢氧化铵

储藏室中的¹²⁹I通量观测

我们进行了基础实验，证明大气中的¹²⁹I会污染储藏室。实验地点为长冈工业大学的两间房间，该大学距离日本海约10公里（见图1）。海表面的挥发性碘会进入这些房间。其中一间房间用于储存现代环境样本（如雨水、地下水、沉积物和装在塑料袋中的藻类）。另一间房间则用于……（原文此处内容不完整）

长冈储藏室中的¹²⁹I通量

表1列出了S-14溶液在储藏室空气中暴露56天后的¹²⁹I/¹²⁷I比值。我们根据S-14溶液中的¹²⁹I/¹²⁷I比值计算了迁移到容器内的¹²⁹I原子数量以及储藏室内的¹²⁹I通量：

$A=\frac{R_m{\left({}^{127}I\right)}_o?{\left({}^{129}I\right)}_o}{1?\frac{R_m}{x}}$其中：

A：空气中的¹²⁹I在塑料容器上的沉积量（原子数）；

Rm：通过AMS测量获得的同位素比值（原子数/原子数）；

(¹²⁷

讨论

北海道大学博物馆的藻类标本馆（SAP = 北海道大学研究生院科学学院藻类标本馆）收藏了约20万份样本，这些样本采集时间从二战前至今。这些标本被装裱在展板上，并用报纸和/或牛皮纸包裹后储存在大学储藏室中。这些标本仅用于研究目的，从未展出，几乎整个保存期间都放置在收藏架上。

结论

从藻类样本中挥发的碘同位素比值可能因空气中的沉积作用而在战前藻类中发生显著变化。对于储存时间超过80年的样本，二战前采集的藻类中的同位素可能附着在高同位素比的碘上；同时，储存在博物馆中的藻类也可能直接受到全球核辐射沉降物的影响。因此，博物馆中战前藻类样本的同位素比值……（原文此处内容不完整）

CRediT作者贡献声明

太田智子：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、项目监督、方法论设计、研究实施、资金申请、数据分析、数据管理、概念构思。真原康则：撰写 – 审稿与编辑、方法论设计、资金申请、数据分析、概念构思。松崎宏之：研究实施。阿部刚：资源协调。松田宏春：资源提供。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

本研究得到了日本学术振兴会（JSPS）的科研资助（A类资助：20241006；青年科学家资助：24686098；B类资助：20H02674）。松田宏春教授于2019年去世，我们对他提供的慷慨支持及博物馆储藏样本表示衷心感谢。同时，也非常感谢长冈大学 Sakamoto副教授及分析中心的技术协助。